【北京迅为】iTOP-4412全能版使用手册-第八十八章 安卓JNI开发指南

iTOP-4412全能版采用四核Cortex-A9，主频为1.4GHz-1.6GHz，配备S5M8767 电源管理，集成USB HUB,选用高品质板对板连接器稳定可靠，大厂生产，做工精良。接口一应俱全，开发更简单,搭载全网通4G、支持WIFI、蓝牙、陀螺仪、CAN总线、RS485总线、500万摄像头等模块，稳定运行Android 4.0.3/Android 4.4操作，系统通用Linux-3.0.15+Qt操作系统(QT支持5.7版本)，Ubuntu版本：12.04，接口智能分配 方便好用。

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第八十八章 安卓JNI开发指南

88.1 JNI介绍

什么是JNI？

JNI 的全称是 Java Native Interface，即 Java 本地接口，用一句话来说就是 JNI 是属于 Java 的，尽管我们是在安卓上使用，但是和安卓没有直接关系。我们只是通过 JNI 来在 Java 代码里面调用 C 或者 C++ 的代码。如下图所示：

通过上面的图我们可以发现 java 不仅可以通过 jni 来调用 c/c++,反过来 c/c++也可以来调用 java 的一些程序，所以，JNI 让 java 和 c/c++有了交互的功能。

如果大家看过我们的 QT 视频，那么这个 JNI 就有点类似于 QT 里面的 C 和 C++混合编程。既然我们可以通过 JNI 在 Java 代码里面调用 C 或者 C++，那么我们就可以通过安卓应用来控制底层硬件了，比如说打开 LED，关闭 LED 的操作。

为什么要学习JNI?

我们主要是做嵌入式开发，但是现在随着安卓工控和界面越来越来多，我们和安卓打的交道越来越多，几年前更是安卓系统开发人员一将难求，虽然说我们嵌入式开发人员并不需要去写上层的应用，比如手机 APP 等，但是我们要给写安卓上层应用的工程师提供相应的接口。那么我们就用到了 JNI，我们要生成相应的库提供给上次开发人员调用。所以我们要学。

JNI 环境安装

因为 JNI 是属于 java 的，我们需要先在电脑上安装 java 环境。Java 的版本需要大于 1.1，因为 1.1以后才支持 JNI

如何生成so 库？

生成 so 库我们有俩种方法， 第一种是使用 CMake ， CMake 是跨平台编译工具， 要配合CMakeList.txt 和 gradle 来使用。第二种是使用 NDK 自带的脚本工具 ndk-build 配合 Android.mk 来使用。这里我只介绍第一种方法，使用 ndk-build 的方法现在不是太常用了。

88.2 使用CMake编译工具来生成so库

1.下载 CMake 编译工具

可以通过 AndroidStudio->SDK->SDK Tools->-CMake 来下载。如果在安装 AndroidStudio 的时候已经安装了，则不必再次安装，如下图所示：

 

2.建一个 Native c++项目

打开 AndroidStudio，选择新建一个项目，如下图所示：

 

然后选择 Native c++，并点击下一步，如下图所示： 

 

这里我们把工程名字设置成 JniTest，保存路径设置成 G:\adnroid\PRO\JNI（大家依据自己的电脑选择路径即可，路径不要有中文），语言设置为 Java，其他保持不变，然后点击下一步。如下图所示： 

 

C++标准这里我们选择 C++11，然后点击下一步，如下图所示： 

 

稍等片刻，编译完成如下图所示： 

 

我们新创建的这个工程会给我们自动创建一个 jni 的例子，我们来一起分析下这个例子，然后在来仿写我们自己的 jni，先学会爬，然后在学会跑，我们打开 MainActivity，如下图所示： 

 

在这个文件里面我们定义了一个 stringFromJNI()函数，并且我们调用了 native-lib 库，如下图所示： 

 

然后我们打开 src/main/cpp/native-lib.cpp 这个 cpp 文件，native-lib 就是这个文件编译得到的，如下图所示： 

 

然后之前我们已经提到了，使用 CMake 编译 so 库，我们需要配合 CMakeList.txt 和 gradle 来使用，那我我们来看一下我们创建的这个工程有没有这俩个文件，如下图所示： 

 

那我们编译生成的 so 库文件是在哪里呢？我们点击一下编译，如下图所示： 

 

然后我们切换到 project，进到 G:\adnroid\PRO\JNI\app\build\intermediates\cmake\debug\obj 下面，就可以看到我们生成的 so 库了，那么这个库你就可以给别人来使用了，如下图所示： 

 

88.3 分析例子的JNI代码

上一节我们了解我们创建的这个工程这样的一个 JNI 架构，那么这一节我们来编译一个自己的 so 库， 要编译自己的 so 库，我们就要先来写一个 JNI 的代码，所以我们先来一起分析下他给我们的这个例子的代码，如下图所示：

 

避免编译器按照 C++的方法来编译 C 函数

extern "C"

关键字 JNIEXPORT 的作用是表示这个函数可以被其他的函数调用，这个有点类似于 C++的 PUBLIC 修饰符

JNIEXPORT

关键字 JNICALL 为空，没有含义

JNICALL

关键字定义如下：

 

关键字 jstring 表示的是字符串类型，与之类似的还有 jint，jchar，与之 c 语言对应的类型就是 int 和char。

jstring

Java_com_example_jnitest_MainActivity_stringFromJNI 是函数名的名称，这个我们不能随便定义，我们使用的是静态注册，所以他有格式要求，与之对应的还有动态注册，这里我们不做介绍。

格式：Java _包名 _ 类名_Java 需要调用的方法名

按照这个格式我们可以知道，包名为 com_example_jnitest，也就是 MainActivity 所在的包名，如下图所示：

 

 类名为 MainActivity，也就是定义 native 函数的类，也就是 MainActivity，如下图所示：

 

Java 需要调用的方法名为 stringFromJNI，也就是我们定义的 public native String stringFromJNI()，如下图所示： 

 

参数 JNIEnv* env，与 java 进行交互的相关的函数

JNIEnv* env

定义如下：

 

参数 jobject，代表 native 函数的 java 类的实例。

定义了一个字符串 Hello from C++，并返回这个字符串

std::string hello = "Hello from C++";

return env->NewStringUTF(hello.c_str());

88.4 实战-仿写JNI代码

接下来我们来仿写一个这个方法，我们已打开 led 灯代码为例。

1.  我们先在 MainActivity 里面实现三个方法，分别对应打开，关闭，和控制，我们添加以下代码：

public native int LedOpen();

public native int LedClos();

public native int LedIoctl(int num,int en);

如下图所示：

 

2.然后我们打开 native-lib.cpp 文件，仿写 jin 代码，分别仿写打开，关闭，控制的实现，代码如下： 

extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL 
Java_com_example_jnitest_MainActivity_LedOpen(
JNIEnv* env, jobject /* this */) {
return 0;
}
extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL 
Java_com_example_jnitest_MainActivity_LedClos(
JNIEnv* env, 
jobject /* this */) {
return 0;
}
extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL 
Java_com_example_jnitest_MainActivity_LedIoctl(
JNIEnv* env, 
jobject /* this */, 
jint num,
jint en) { 
return 0;
}

如下图所示：

 

3.接下来我们添加控制 led 的 c 代码，这部分的代码和我们直接用 C 控制 led 的代码是一样的，我们先添加需要的头文件，代码如下： 

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <fcntl.h> 
#include <errno.h> 
#include <unistd.h> 
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h> #include <string.h> #include <stdint.h> #include <termios.h> #include <android/log.h> #include <sys/ioctl.h>

如下图所示：

 

4.我们在 Java_com_example_jnitest_MainActivity_LedOpen 里面添加打开 led 设备节点的 C 代码： 先添加头文件和 fd 句柄的定义 代码如下

#include <android/log.h>为安卓打印调试信息的头文件。

#include <android/log.h> 
int	fd = 0;

如下图所示：

 

然后在 Java_com_example_jnitest_MainActivity_LedOpen 里面添加打开 led 节点的代码，代码如下： 

fd = open("/dev/leds_ctl", O_RDWR | O_NDELAY | O_NOCTTY); if(fd <= 0){
    android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "serial", "open /dev/leds_ctl Error");
}else{
    android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "serial", "open /dev/leds_ctl Sucess fd=%d", fd);
}

如下图所示：

 

5.在 Java_com_example_jnitest_MainActivity_LedClos 里面添加关闭 fd 的代码，代码如下：

if(fd > 0) close(fd);

如下图所示：

 

6.在 Java_com_example_jnitest_MainActivity_LedIoctl 添加 led 控制的代码，代码如下：

ioctl(fd,num,en);

如下图所示：

 

7.我们点击一下编译，这样就可以在默认路径下生成我们这个 so 库了，如下图所示： 

 

我们切换到 project 下面，在默认路径下可以看到我们生成的 so 库，如下图所示： 

 

1. 我们可以看到，我们生成的库有 arm64-v8a，armeabi-v7a，x86，x86_64 的库，但是我们实际上并不需要这么多库，在现阶段，我们需要需要 armeabi-v7a 就可以满足大部分的需求了，armeabi-v7a 兼容X86,ARMV7，ARMV8，而且这个库生成的路径很不好找，我们能不能改一下他生成的路径并只生成我们需要的库呢？答案当然是可以的。

（1）更改 so 库的生成目录，我们打开 CMakeList.txt，添加下面的一句设置：

set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY
${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI})

简化这个设置就是：

set（原路径，目标路径，生成那些平台对应的库文件）

参数解析如下：

CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR:这个是 cmake 的库的原路径

/../jniLibs/：这个是指与 CMakeList.txt 所在目录的同一级目录

ANDROID_ABI ：生成那些平台对应的库文件。

我们打开 CMakeList.txt，在里面添加这句代码，代码如下：

set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY

${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI})

如下图所示：

 

（2）生成指定平台的 so 库，我们打开 gradle，这句代码的意思就是说添加只生成 armeabi-v7a 的库

abiFilters "armeabi-v7a"

如下图所示：

 

（3）我们把之前生成的 so 的库删掉，不然编译会出问题，因为不能同时有俩个一样的库，如下图所示： 

 

（4）点击编译，编译完成我们就可以在 main 目录下看到我们生成的 armeabi-v7a 的库了，如下图所示： 

 

这个我们就得到了 so 库，这样既保护了我们的代码，又方便别人使用，那么我们要怎么使用呢？

88.5 使用编译好的so库（实战）

上一小节我们已经编译了 so 库，那么我们或者其他人拿到这个 so 后要怎么使用呢？这一节我们通过写一个简单的 app 来给大家演示下。

我们打开 AS,然后新建一个项目，选择一个空的 Activity，如下图所示：

 

这里我要注意一下，我们的包名要和我们调用的 jni 库的包名一样，否则会出问题，之前我们在写 jni 的时候，我们的包名如下图所示：

包名：

 

那么我们在新建工程的时候包名也要是这个，如下图所示： 

 

创建成功以后，我们找到我们新创建的这个工程的所在目录，然后把我们之前编译好的 so 库放进去。存放 so 库的文件夹一定要为 jniLibs，名字不要改，如下图所示： 

 

Jnilibs 文件夹放的就是我们生成的 so 库，如下图所示： 

 

然后我们点击一下 AS 软件的同步，如下所示： 

 

同步完成以后就可以在工程目录下看到我们这个 so 的文件夹了，如下图所示： 

 

然后我们在 MainActivity 里面引用我们这个库，我们添加以下代码：

static {

System.loadLibrary("native-lib");

}

如下图所示：

然后我们声明一下方法，在 MainActivity.java 里面添加以下代码，代码如下：

public native int LedOpen();

public native int LedClos();

public native int LedIoctl(int num,int en);

如下图所示：

 

然后我们打开 activity_main.xml 文件， 

 

然后删掉以下代码：

 设置俩个 button，代码如下：

<LinearLayout
android:layout_width="match_parent" 
android:layout_height="match_parent" 
android:orientation="vertical" 
android:gravity="center"
>
<Button
android:id="@+id/button2"
android:layout_width="wrap_content" 
android:layout_height="wrap_content" 
android:text="LED1 OFF" />

<Button
android:id="@+id/button1" 
android:layout_width="wrap_content" 
android:layout_height="wrap_content" 
android:layout_marginTop="87dp" 
android:text="LED1 ON" />
</LinearLayout>

 添加完如下图所示：

 

然后打开 MainActivity.java，声明俩个按键，并且在按键的点击事件里面打开设备节点和进行控制 led 灯的操作，代码如下：

声明俩个按键：

private Button led1_on;

private Button led1_off;

按键的点击事件

led1_on = (Button) findViewById(R.id.button1); 
led1_off = (Button) findViewById(R.id.button2);
led1_on.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { 
@Override
public void onClick(View view) { 
LedOpen();
LedIoctl(1, 1);
}
});
led1_off.setOnClickListener(new View.OnClickListener() 
{ 
@Override
public void onClick(View view) { 
LedOpen();
LedIoctl(0, 0);
}
});
}

如下图所示：

 

然后添加以下代码：

import android.view.View;

import android.widget.Button;

如下图所示：

 

然后我们连接开发板，这里我们使用的是 IMX6Q 开发板安卓 4.4 系统，这里一定要使用开发板，不然看不到点灯效果，连接好以后，我们点击运行，如下图所示：

然后我们就可以看到 app 已经成功安装到了开发板上，并且可以控制 led 灯